GMP净化洁净厂房系统风量是如何计算的？

1. GMP净化洁净厂房送风量的计算

（1）由换气次数计算

乱流GMP净化洁净厂房送风量L₁均按其换气次数计算:

L₁ =nV m³ /h

式中 n——换气次数,次/h;

V—GMP净化洁净厂房体积, m³。

换气次数有以下几种确定方法:

①由标准或规范给出

如兽药GMP给出了不同级别换气次数具体数值。

但是,GMP(2010)和欧盟GMP一样,没有给出换气次数的数值,仅指出应根据具体情况计算。

②由不均匀分布理论的简化方式计算得出

nv=（60G ×10^-3）/（N一N_s）=ψn

式中nv——不均匀分布理论计算出的换气次数;

N——要求GMP净化洁净厂房达到的(不均匀分布)含尘浓度;

N_s——送风含尘浓度。

单向流GMP净化洁净厂房时,

当新风比=0.02,则N_s =0.02～0.1粒/L(相应于大气尘浓度为2×10⁵～10⁶粒/L,下同)

当新风比=0.04,则N_s=0.04～0.2粒/L

非单向流(乱流) GMP净化洁净厂房时,

当新风比=0.1,则N_s =0.1～0.5粒/L

当新风比=0.2,则N_s =0.2～1粒/L

当新风比=0.3,则N_s=0.3～1.5粒/L

当新风比=0.5,则N_s =0.5～2.5粒/L

G——静态或动态时GMP净化洁净厂房单位容积发尘量,由图5-5查出，动静比可由3～10,一般可用5;

ψ——不均匀分布系数,按表5-5查出;

n——均匀分布理论计算出的换气次数。

对于制品 GMP中B级区以乱流方式达到5级洁净度的特殊情况,根据近来的实际检测结果,建议用下式计算ψ:

ψ=1-β/（1+φ）

这是计算主流区的式子。即发尘量基本在主流区中,发生即排走,极少能影响全室。对于B级区,它不是一个任人随便穿行的走道,它有严格的工位,特别在静态5级条件下,其中无人,等于若有发尘已随主流区气流排走,即上式中β——主流区中发尘量占全室发尘量的比例,可取1。上式中φ为引带风与送风量之比,可按每个风口负担的面积计算。如以下所列:

≥7 m²            1.5

≥5 m²            1.4

≥3 m²            1.5

≥2.5 m²         0.65

≥2 m²            0.3

≥1 m²            0.2

这里的风口是按484×484过滤器的扩散板风口计的,约0. 3 m²,根据实际情况，一般相当于0.3 m² 风口负担2～3m²。若按2.5 m²考虑,则φ=0.65。

③由算图查出

图5-6是按常见一般参数制订的算图。由要求的室内含尘浓度反查得出换气次数n(均匀分布时),再由表5-5查出ψ,则nv =ψn 。

现用上述计算方法,计算B,C,D各级应有的换气次数。

a.    B级

B级静态洁净度为5级,动态为7级,5级时并不要求单向流,仅是含尘浓度达标。

对于具体问题——背景环境的静态5级,为了尽可能节能,设计的室内浓度宜尽可能接级别上限,设取其3/4,即 2.63粒/L。

设按6级换气次数考虑新风比取0.1,Ns取0.1粒/L。

一般计算静态按测定有2人考虑,但B级是A级的背景,要求5级已经很高了,长时间生产期间是静态的条件——设备运行而无人,因此建议按无人考虑。中净环球净化可提供GMP车间、洁净厂房的咨询、规划、设计、施工、安装改造等配套服务。

由图5-5取静态时G_m=0.5×104粒/m^3. min。

于是算出n=（60G X10^-3）/（N-N_s）=（ 60X0.5 ×10）/（2.63-0.10）=119次/h。

如果按1个风口(484×484过滤器)负担≥2. 5 m²计,则φ=0.65,取β=1,则ψ=1-1/（1+0.65）=0.39。

所以,nv=0.39×119=46次/h。

即可用相当于12个484 mmX484 mm过滤器风口,通过相当于45次换气的风量,可实现静态5级。这已为作为研究的实测例子证明。

现在验证静态的46次/h在动态时能否满足7级的要求。

设动态时B区人员密度取0.25(一般8级取0.3～0.4,7级取0.2～0.3,6级取0.1～

0.2，5级宜≤0.1）。

设动静比为10,则由图5-3得G_n=11×10⁴粒/m³·min。

设取要求达到的室内浓度为上限浓度的3/4即262.5粒/L,新风比0.2,Ns=0.2粒/L, 则n=（60G X10^-3）/（N-N_S）=（60 X11X10 ）/（262.5-0.2）=25.2次/h。

由表5-5查得ψ=1.21,所以nv= 1.21×25.2=30.5次/h。

可见,静态换气次数完全可以满足动态30.5次/h的要求,如动静比比10小,还不需要这样大的换气次数。

b.C级

C级静态洁净度为7级,动态为8级,关键是动态能否保证,所以先计算动态应要求的换气次数。

设动态时室内正常保持3/4上限浓度约2635粒/L;动静比按10倍考虑(8级对7级);人员密度按0.4考虑,由图5-5查得G_n=17×10⁴粒/m³·min,新风比取0.3,则 N_s=0.3粒/L。

于是n=（60G X10^-3）/（N-N_S）=（60 X17X10 ）/（2635-0.3）= 3.9次/h(均匀分布

查表5-5,换气次数3.9时可取ψ=2.6

则nv= 2.6×3.9一10.2次/h。

设取10次/h,再验算10次/h时的静态换气次数是否满足静态7级洁净度要求。即相当于2人(设人员密度为0.05)测定时的室内含尘浓度是否在7级之内。

查表5-5,G_m= 1.5X10⁴粒/m³·min,则

N=（60G×1.5×10^-3）/nv+ N_S=(60×1.5 ×10)/10+0.3=90.3粒/L

完全满足7级的要求。

c.由查图计算C级

从图5-6查出G_n=17×10⁴,N = 2635粒/L时,n~4次/h,和上述计算的n一样,则ny也应相同。

d.D级

如果按照上面“b”的参数计算,换气次数只有3次左右,显然不实际。

现调整参数计算如下:

人员密度仍按0.4考虑,

则G_n=2.1×10⁴粒/ m³·min,

则，N取1/4上限浓度,为875粒/L,

则nv=（60G×10^-3）/（N-N_S）=（60 X2.1X10 ）/（875-0.3）= 1.44次/h

查表5-5、换气次数1.44次/h时, ψ可取5.2,

则nv= 5.2X1.44=7.5次/h,

建议取8次/h。

（2）由工作区截面风速计算

单向流洁净室送风量L₂均按其工作区截面风速计算:

L₂=360νF  m³/h

式中ν——全室单向流量,工作区截面平均风速,m/s。若为局部单向流,则应考虑速度衰减率。

F——室截面积,m² 。

（3）由冷热负荷计算

如果洁净室的余热量很大,则送风量L₃一般按夏季较大室内冷负荷由下式计算:

L₃=3600Q_q/ρ(h_n-h_s)= 3600Q_r/ρ(t_n-t_s)  m³/h

式中Q_q, Q_r——室内总全冷负荷和总显冷负荷,kW;

h_n——室内空气焓值,kJ/kg;

h_s ——送风焓值,kJ/kg;

t_n——室内温度,℃;

t_s——室风温度,℃;

C——空气定压比热容,kJ/kg· ℃,其值一般取1.01;

ρ——空气密度, kg/m³,标准状况下一般取其值为1.2。

以上关于总全冷负荷,总显冷负荷、焓差和温差的概念或选用，可参见一般空调书籍或拙著《洁净室及其受控环境设计》。

至于春、秋、冬季所需送风量一般均比夏季少20%～50%,除非特殊情况,不再计算。

（4）由湿负荷计算

如果洁净室的余湿量很大,该洁净容必须除湿，则其送风量按室内较大散湿量由下式计算:

L4=1 000G/ρ（d_n-d_s）m³/h

式中G——室内散湿量, kg/h;

d_n——室内空气含湿量，g/kg;

d_s——送风含湿量,g/kg。

关于含湿量之差同上,可参阅另外两本拙著。

（5）由于洁净室中特殊气体或粉尘必须隔离排除,所以这种洁净室并不需要按排除特殊物体需要计算风量。

 （6）一般情况下,L₁较大,按L₁选用的风量对于消除余热足够了，不再计算其他风量。有必要时,则应校核,选用较大的风量。

2. GMP净化洁净厂房新风量的计算

（1）按人的卫生要求计算,一般不小于40m³ /人·h。

（2）按补偿排风和系统漏风及保证正压的要求计算。

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